МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» И.П. Чернов, В.В. Ларионов, В.И. Веретельник, Ю.И. Тюрин ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ Часть 1 МЕХАНИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА Допущено Научно-методическим советом по физике Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки и специальностям Издательство Томского политехнического университета 2012 УДК 53(076.5) ББК 22.3я73 Ч49 Чернов И.П. <...> 69 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Определение момента инерции стержня из упругого нецентрального удара . <...> 92 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Закон Максвелла о распределении молекул газа по скоростям . <...> 103 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха . <...> 139 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Определение ускорения свободного падения тел с помощью оборотного маятника . <...> Пособие содержит описание достаточно известных лабораторных работ по разделу «Механика, молекулярная физика и термодинамика». <...> Если приводят только число s = 281 м, то считают, что погрешность величины не превосходит одной единицы последней значащей цифры. <...> Все значащие цифры числа, выражающего значение физической величины, кроме последней, нужно считать верными, а последняя цифра может отличаться от истинной на 1, но не более. <...> Значащими цифрами называются все цифры в десятичном изображении числа, кроме нулей, стоящих в начале числа. <...> Длина свободного пробега молекулы в газе (в лабораторных установках) не может быть 1 м, масса молекулы 10 мг, скорость полета пули больше скорости света и т. д. <...> Из этого определения ясно, что абсолютная погрешность измеряется теми же единицами, что и измеряемая величина. <...> Ее можно считать (если нет этих <...>
Физический_практикум_учебное_пособие_Ч._1_Механика._Молекулярная_физика._Термодинамика.pdf
УДК 53(076.5)
ББК 22.3я73
Ч49
Чернов И.П.
Ч49
Физический практикум: учебное пособие для технических университетов.
Часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика
/ И.П. Чернов, В.В. Ларионов, В.И. Веретельник, Ю.И. Тюрин;
Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2012. – 159 с.
ISBN 978-5-4387-0121-7 (ч. 1)
ISBN 978-5-4387-0120-0
В пособии приведены методические указания к лабораторным работам первой
части курса физики. Обучение построено по принципу информационных технологий
прямого доступа. Каждое указание содержит 25 вопросов, что позволяет
компьютеризировать систему допуска и защиты выполненных работ и способствует
обучению инновационным технологиям первых этапов изучения физики.
Пособие содержит методические указания к 14 лабораторным работам.
Предназначено для студентов, бакалавров и магистров технических университетов.
УДК
53(076.5)
ББК 22.3я73
Рецензенты
Доктор педагогических наук,
профессор кафедры общей физики ТГПУ
Е.А. Румбешта
Доктор физико-математических наук, профессор
кафедры экспериментальной физики и радиофизики ОмГУ
К.Н. Югай
ISBN 978-5-4387-0121-7 (ч. 1) © ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2012
ISBN 978-5-4387-0120-0
© Чернов И.П., Ларионов В.В.,
Веретельник В.И., Тюрин Ю.И., 2012
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2012
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ ............................................................................................. 3
ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................... 5
РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ
ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА В КУРСЕ ФИЗИКИ ........................... 6
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ............................................................... 7
Приближенные вычисления.
Правила округления и представления результатов ........................... 7
Графическое представление результатов.
Построение графиков ........................................................................... 9
Измерения погрешности .................................................................... 12
Оценка случайной погрешности прямых измерений ...................... 14
Оценка погрешностей косвенных измерений .................................. 23
Измерительный практикум ................................................................ 26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Изучение равноускоренного движения .................................................... 38
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи .......... 44
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Проверка основного уравнения динамики
вращательного движения при вращении тел
вокруг неподвижной оси ............................................................................ 53
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Изучение закономерностей центрального удара ..................................... 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение момента инерции тела
по методу крутильных колебаний ............................................................. 69
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение момента инерции стержня
из упругого нецентрального удара ............................................................ 77
3
Стр.3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение модуля юнга стальной проволоки ..................................... 84
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Экспериментальное изучение гауссовского закона
распределения результатов измерений ..................................................... 92
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Закон Максвелла о распределении молекул газа по скоростям ........... 103
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение средней длины свободного пробега
и эффективного диаметра молекул воздуха ........................................... 116
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Изучение коэффициента внутреннего трения
(вязкости) воды методом Пуазейля ......................................................... 123
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение отношения теплоемкостей газов (ср/сv)
способом Дезорма и Клемана .................................................................. 129
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение теплоемкости металлов
методом охлаждения ................................................................................ 139
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение ускорения свободного падения тел
с помощью оборотного маятника ............................................................ 148
ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................ 154
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................ 158
4
Стр.4